JP7094184B2 - Monitoring device - Google Patents
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Description
本発明は、人等の監視対象物の動きを監視する装置に関する。 The present invention relates to a device for monitoring the movement of a monitored object such as a person.
従来、この種の装置としては、例えば特許文献1,2に見られるものが知られている。これらの特許文献1,2に見られる装置は、赤外線等の測定信号の送受信を行う非接触方式の測距装置を用いて、ベッド上の監視対象物としての人までの距離を計測し、その距離の計測値に基づいて、ベッド上での人の動きを検知するようにしている。
Conventionally, as a device of this type, for example, those found in
前記特許文献1に記載されている装置では、人の呼吸に伴う胸部の変位を検知し得るようにしている。しかしながら、人の呼吸に伴う胸部の変位は、一般に微小な変位である。そして、このような微小な変位を上記測距装置を用いて検出し得るようにするためには、距離測定を高分解能で行い得る測距装置が必要となる。その結果、高価な測距装置が必要となって、監視装置が高価なものとなりやすい。また、外乱ノイズの影響によって、微小な変位を高い信頼性で計測することが困難となりやすい。 The device described in Patent Document 1 is capable of detecting the displacement of the chest due to human breathing. However, the displacement of the chest associated with human breathing is generally a minute displacement. Then, in order to be able to detect such a minute displacement by using the distance measuring device, a distance measuring device capable of performing distance measurement with high resolution is required. As a result, an expensive distance measuring device is required, and the monitoring device tends to be expensive. In addition, due to the influence of disturbance noise, it tends to be difficult to measure minute displacements with high reliability.
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、監視対象物の微小な動きを高い信頼性で容易に検知することができる監視装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this background, and an object of the present invention is to provide a monitoring device capable of easily detecting minute movements of a monitored object with high reliability.
本発明の監視装置は、上記の目的を達成するために、監視対象物が存在する領域に測定信号を送信する送信部と、該送信部から送信した測定信号の反射信号を受信する受信部と、当該送信された測定信号と当該受信された反射信号とに基づいて、前記領域内に設定された測定点までの距離を計測する距離計測部とを備える監視装置であって、
前記測定点は、前記距離計測部による該測定点での距離の計測値が、前記領域での監視対象物の所定の動きに応じて変化すると共に、当該変化の過程で、該距離の計測値が実際の距離よりも所定量以上、大きな値にまで変化するか、又は、当該変化の過程での該距離の計測値の変化量が、前記監視対象物の所定の動きに応じた実際の距離の変化量よりも所定量以上、大きな変化量になるように設定された測定点であり、
該測定点での距離の計測値の変化に基づいて、前記監視対象物の所定の動きの発生を検知する動き検知部とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the monitoring device of the present invention includes a transmission unit that transmits a measurement signal to an area where a monitoring object exists, and a reception unit that receives a reflection signal of the measurement signal transmitted from the transmission unit. A monitoring device including a distance measuring unit that measures a distance to a measurement point set in the region based on the transmitted measurement signal and the received reflected signal.
At the measurement point, the measured value of the distance at the measurement point by the distance measuring unit changes according to a predetermined movement of the monitored object in the region, and the measured value of the distance is changed in the process of the change. Changes to a value larger than a predetermined amount by a predetermined amount or more than the actual distance, or the amount of change in the measured value of the distance in the process of the change is the actual distance according to the predetermined movement of the monitored object. It is a measurement point set so that the amount of change is larger than the specified amount of change.
It is characterized by including a motion detection unit that detects the occurrence of a predetermined motion of the monitored object based on a change in a measured value of a distance at the measurement point.
ここで、本発明者の種々の実験及び検討によれば、監視対象物のある測定点に対応する部分が、前記測定信号の乱反射が生じ難い態様で該測定信号を反射し得る部分である場合、該部分の測定点での距離計測値が、該部分の動きに伴って、該部分の実際の距離の変化量と乖離した大きな変化量で変化するという現象が生じることが確認された。 Here, according to various experiments and studies of the present inventor, there is a case where the portion corresponding to a certain measurement point of the monitored object is a portion capable of reflecting the measurement signal in a manner in which diffuse reflection of the measurement signal is unlikely to occur. It was confirmed that the distance measurement value at the measurement point of the portion changes with the movement of the portion by a large change amount deviating from the actual distance change amount of the portion.
そこで、本発明を上記の如く構成した。かかる本発明によれば、監視対象物の所定の動きに伴う前記測定点での実際の距離の変化が微小なものであっても、該測定点での距離の計測値は、実際の距離よりも所定量以上、大きな値にまで変化するか、又は、該距離の計測値の変化量が、監視対象部の所定の動きに伴う実際の距離の変化量よりも所定量以上、大きな変化量になる。このため、前記動き検知部は、測定点での距離の計測値の変化に基づいて、監視対象物の所定の動きの発生を容易に検知することが可能となる。よって、本発明によれば、監視対象物の微小な動きを高い信頼性で容易に検知することができる。 Therefore, the present invention is configured as described above. According to the present invention, even if the change in the actual distance at the measurement point due to the predetermined movement of the monitored object is minute, the measured value of the distance at the measurement point is larger than the actual distance. Also changes to a large value by a predetermined amount or more, or the change amount of the measured value of the distance becomes a larger change amount by a predetermined amount or more than the change amount of the actual distance accompanying the predetermined movement of the monitored part. Become. Therefore, the motion detection unit can easily detect the occurrence of a predetermined motion of the monitored object based on the change in the measured value of the distance at the measurement point. Therefore, according to the present invention, minute movements of the monitored object can be easily detected with high reliability.
かかる本発明では、前記監視対象物は、人の胸部であり、前記所定の動きは前記人の呼吸に伴う該人の胸部の振動であるという態様を採用し得る。この場合、人の呼吸に伴う該人の胸部の振動は、比較的小さな振幅の振動であるものの、本発明によれば、測定点での距離の計測値が、人の呼吸時の胸部までの実際の距離よりも所定量以上、大きな値にまで変化するか、又は、該距離の計測値の変化量が、人の呼吸に伴う胸部の実際の距離の変化量よりも所定量以上、大きな変化量で変化する。このため、人の呼吸に伴う該人の胸部の振動を高い信頼性で容易に検知することができる。 In the present invention, the monitored object may be the chest of a person, and the predetermined movement may be vibration of the chest of the person accompanying the breathing of the person. In this case, the vibration of the person's chest accompanying the person's breathing is a vibration with a relatively small amplitude, but according to the present invention, the measured value of the distance at the measurement point reaches the chest during the person's breathing. It changes to a value larger than a predetermined amount by a predetermined amount or more than the actual distance, or the change amount of the measured value of the distance is a large change by a predetermined amount or more than the change amount of the actual distance of the chest due to human breathing. It changes with the amount. Therefore, the vibration of the chest of the person due to the breathing of the person can be easily detected with high reliability.
また、本発明では、前記領域のうち、前記測定点を含む局所領域における前記監視対象物の表面部又は該表面部に接する物体に、前記監視対象物の前記所定の動きに伴い前記送信部に対する姿勢が変化するように取付けられた前記測定信号の反射物体であって、該局所領域の周囲での前記監視対象物の表面部又は該表面部に接する物体よりも前記測定信号の乱反射が生じ難い反射物体をさらに備えることが好ましい。 Further, in the present invention, the surface portion of the monitored object or the object in contact with the surface portion in the local region including the measurement point in the region is attached to the transmitting portion in accordance with the predetermined movement of the monitored object. It is a reflection object of the measurement signal attached so as to change its posture, and the diffused reflection of the measurement signal is less likely to occur than the surface portion of the monitoring object or an object in contact with the surface portion around the local region. It is preferable to further include a reflective object.
これによれば、距離の計測値が上記のように変化し得る測定点を容易に設定することができる。なお、監視対象物の「表面部に接する物体」というのは、より詳しくは、該表面部の動きが伝達されて動くように該表面部に直接的又は間接的に接する物体を意味する。 According to this, it is possible to easily set a measurement point at which the measured value of the distance can change as described above. In addition, the "object in contact with the surface portion" of the monitored object means, more specifically, an object in direct or indirect contact with the surface portion so that the movement of the surface portion is transmitted and moves.
本発明の一実施形態を図1~図4Cを参照して以下に説明する。図1を参照して、本実施形態の監視装置は、例えば病院等の室内でベッドB上に就寝する人Pの所定の動きを監視する装置である。この場合、人Pの監視対象の動きは、例えば人Pの呼吸に伴う胸部Paの動き(胸部Paの表面の変位)である。従って、本実施形態では、人Pの胸部Paが本発明における監視対象物に相当する。なお、胸部Paは、人Pの胴体の正面側の部分だけでなく、該胴体の上部の左右の側面部及び背面部を含む。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4C. With reference to FIG. 1, the monitoring device of the present embodiment is a device for monitoring a predetermined movement of a person P who sleeps on a bed B in a room such as a hospital. In this case, the movement of the monitored object of the person P is, for example, the movement of the chest Pa (displacement of the surface of the chest Pa) accompanying the breathing of the person P. Therefore, in the present embodiment, the chest Pa of the person P corresponds to the monitored object in the present invention. The chest Pa includes not only the front side portion of the body of the person P but also the left and right side surface portions and the back surface portion of the upper part of the body.
そして、本実施形態の監視装置は、室内に配置された測距装置1と、外部のナースステーション等に配置され、もしくは、ナース等が携帯する外部モニタ装置10とを有する。測距装置1は、該測距装置1の正面側の所定の計測対象領域内(例えば、図1では2つの一点鎖線の間の領域内)の複数の測定点までの距離をTOF方式(TOF:Time Of Flight)で計測可能な装置である。
The monitoring device of the present embodiment includes a distance measuring device 1 arranged indoors and an
該測距装置1は、その計測対象領域内に、ベッドB上で就寝する人Pの胸部Paが含まれるように、室内の適所、例えば天井に取付けられている。なお、測距装置1は、天井に限らず、例えば、壁、もしくはベッドB等に取付けられていてもよい。 The distance measuring device 1 is attached to an appropriate place in the room, for example, the ceiling so that the chest Pa of the person P who sleeps on the bed B is included in the measurement target area. The distance measuring device 1 is not limited to the ceiling, and may be attached to, for example, a wall, a bed B, or the like.
そして、測距装置1は、TOF方式(TOF:Time Of Flight)での距離計測を行うために、図2に示すように、パルス変調された光信号を複数の測定点のそれぞれに向かって出力可能な発光部2と、各測定点で反射された光信号である反射光信号を受光する受光部3と、発光部2の作動制御を行いつつ、該発光部2から各測定点に向かって出力された光信号と該光信号に対応して受光部3で受光された反射光信号との位相差に基づいて、各測定点までの距離の計測データを生成する計測処理部4とを備える。
Then, the distance measuring device 1 outputs a pulse-modulated optical signal toward each of the plurality of measurement points as shown in FIG. 2 in order to measure the distance by the TOF method (TOF: Time Of Flight). While controlling the operation of the
この場合、上記光信号は、例えば赤外域の波長の光信号である。また、発光部2は、例えばLED等により構成され、受光部3は、例えばフォトダイオードアレイ等により構成され、計測処理部4は、例えばプロセッサ等を含む電子回路ユニットにより構成される。また、本実施形態では、計測処理部4は、計測対象領域の複数の測定点のそれぞれの距離の計測データの全体を距離画像データとして出力可能である。
In this case, the optical signal is, for example, an optical signal having a wavelength in the infrared region. Further, the
なお、本実施形態では、発光部2から出力される光信号と、受光部3で受光される反射光信号とが本発明における測定信号及び反射信号に各々相当し、発光部2及び受光部3が本発明における送信部及び受信部に各々相当する。また、計測処理部4は、本発明における距離計測部に相当する。
In the present embodiment, the optical signal output from the
外部モニタ装置10は、測距装置1と有線もしくは無線により通信を行うことが可能であり、図2に示すように、前記ベッドB上の人Pの胸部Paの動きに関する監視処理を実行する監視処理部11と、液晶ディスプレイ等により構成される表示器12と、スピーカ、ブザー等により構成される発音器13とを備える。なお、外部モニタ装置10は、これら以外にも、キーボード、タッチパネル等の入力操作部や、警報ランプ等を含み得る。
The
監視処理部11は、例えばマイクロコンピュータ、メモリ、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成される。この監視処理部11は、本発明における動き検知部としての機能を有し、ベッドB上での人Pの就寝中において、測距装置1から与えられる距離画像データに基づいて、人Pの呼吸に伴う胸部Paの動き(振動)を監視する処理を実行する。さらに、監視処理部11は、人Pの呼吸に伴う胸部Paの動きを示す波形データを適宜、表示器12に表示したり、該胸部Paの動きの異常発生等に関する報知情報を表示器12及び発音器13の一方もしくは両方に出力させるように該表示器12及び発音器13を制御する機能等を有する。
The
かかる監視処理部11を有する外部モニタ装置10は、監視装置用の専用的な装置として構成されていてもよいが、例えば監視用のアプリケーションをインストールしたパソコン、あるいは、、スマートフォンもしくはタブレット端末等の携帯端末機であってもよい。
The
なお、測距装置1の計測処理部4の一部の処理機能(例えば、距離画像データの生成処理等)を、該計測処理部4の代わりに監視処理部11の処理機能として実現し、あるいは、計測処理部4と監視処理部11との協働による処理機能として実現することも可能である。同様に、監視処理部11の一部の処理機能を、該監視処理部11の代わりに計測処理部4の処理機能として実現し、あるいは、計測処理部4と監視処理部11との協働による処理機能として実現することも可能である。
It should be noted that a part of the processing function of the
本実施形態の監視装置は、さらに図3に示すように、ベッドB上で就寝する人Pが使用する掛布団Cに取付けられた複数の薄膜状の反射部21を有する。各反射部21は、本発明における反射物体に相当するものであり、その表面に、測距装置1の発光部2から出力される光信号が入射したときに、乱反射をさほど発生させることなく該光信号を反射し得るように(換言すれば、入射した光信号を、主に、その入射角に応じた方向に反射し得るように)を構成されている。例えば、反射部21は、その表面が滑らかな光沢面になっている薄膜状の樹脂部材や、スクリーン生地等にり構成され得る。
As shown in FIG. 3, the monitoring device of the present embodiment further has a plurality of thin-
そして、複数の反射部21は、掛布団Cの頭部側の表面部に、縫合等より装着された可撓性のシート部材20の表面に、縦横に並ぶように配置され、接着剤等によりシート部材20に固着されている。この場合、掛布団Cに対するシート部材20の装着位置(ひいては、掛布団Cに対する各反射部21に位置)は、ベッドB上で就寝する人Pが掛布団Cを掛けた状態で、1つ以上の反射部21が人Pの胸部Paの直上付近に位置するように設定されている。
The plurality of
なお、各反射部21は、掛布団Cの頭部側の表面部に直接的に装着されていてもよい。あるいは、各反射部21は、掛布団Cのカバーの一部として該カバーに組み込まれていてもよい。
In addition, each
補足すると、人Pの就寝中に、掛布団Cに対する人Pの相対的な移動や、人Pが掛布団を動かすこと等によって、複数の反射部21の全てが、胸部Paの上方位置からずれてしまう場合もあり得る。そこで、掛布団Cだけでなく、人Pがその上体に着る衣装の、胸部Paの周囲箇所にも、複数の反射部21を装着しておいてもよい。
Supplementally, while the person P is sleeping, all of the plurality of
次に、本実施形態の監視装置の作動を説明する。ここで、まず、本実施形態において、人Pの呼吸に伴う胸部Paの動きを検知する手法の原理について、図4A~図4Cを参照して説明しておく。 Next, the operation of the monitoring device of the present embodiment will be described. Here, first, in the present embodiment, the principle of the method for detecting the movement of the chest Pa accompanying the breathing of the person P will be described with reference to FIGS. 4A to 4C.
図4Aは、人PPがテーブルTBに向かい合うようにして、椅子に着座した状況を示している。この場合、人PPの首には、プレートPLを吊り下げた紐が掛けられており、該プレートPLが人PPの胸部の正面側に位置している。該プレートPLの表面は、前記反射部21と同様に前記光信号を反射し得る滑らかな反射面である。
FIG. 4A shows a situation in which the human PP sits on a chair facing the table TB. In this case, a string hanging the plate PL is hung on the neck of the human PP, and the plate PL is located on the front side of the chest of the human PP. The surface of the plate PL is a smooth reflecting surface capable of reflecting the optical signal like the reflecting
そして、図4Bは、図4Aに示した人PPを、その正面側から測距装置1により実験的に測距した場合に得られた距離画像(瞬時的な距離画像)を示している。この図4Bでは、距離計測値が大きいほど、画像の明度が黒寄りの暗い明度となり、距離計測値が小さいほど、画像の明度が白寄りの明るい明度となる。また、図4Cは、人PPの距離画像のうち、プレートPLの箇所の1つの測定点Xでの距離計測値の経時変化の波形を示している。 Then, FIG. 4B shows a distance image (instantaneous distance image) obtained when the person PP shown in FIG. 4A is experimentally measured from the front side thereof by the distance measuring device 1. In FIG. 4B, the larger the distance measurement value, the darker the image becomes, and the smaller the distance measurement value, the brighter the image becomes white. Further, FIG. 4C shows the waveform of the time-dependent change of the distance measurement value at one measurement point X of the plate PL in the distance image of the human PP.
ここで、人PPの呼吸に伴い、人PPの胸部の表面(人PPの正面側の表面)が、前後方向に振動するように変位し、これに追従して、人PPの前後方向でのプレートPLの位置(ひいては、測距装置1からの距離)が振動するように変位する。このため、プレートPLの箇所の測定点Xの距離計測値の経時変化の波形は、図4Cに示す如く、振動する波形となっている。そして、この場合、距離計測値の振動の振幅量(peak to peakの振幅量)が、実際の振幅量よりも大幅に大きな値に乖離するという現象が生じることが確認された。 Here, with the breathing of the human PP, the surface of the chest of the human PP (the surface on the front side of the human PP) is displaced so as to vibrate in the anteroposterior direction, and following this, the surface of the human PP in the anterior-posterior direction. The position of the plate PL (and thus the distance from the distance measuring device 1) is displaced so as to vibrate. Therefore, as shown in FIG. 4C, the waveform of the change with time of the distance measurement value of the measurement point X at the location of the plate PL is a oscillating waveform. Then, in this case, it was confirmed that the vibration amplitude amount (peak to peak amplitude amount) of the distance measurement value deviates to a value significantly larger than the actual amplitude amount.
具体的には、上記実験では、測定点Xでの距離計測値は、人PPが息を吸った状態で極小値となり、その極小値は、1700mm程度であった。この距離計測値は、プレートPLの箇所以外での人PPの測定点までの距離計測値と同程度である。 Specifically, in the above experiment, the distance measurement value at the measurement point X became a minimum value when the human PP inhaled, and the minimum value was about 1700 mm. This distance measurement value is about the same as the distance measurement value to the measurement point of the human PP other than the location of the plate PL.
なお、プレートPLの箇所以外での人PPの測定点では、一般に入射する光信号の乱反射が生じるため、該測定点での反射面の向きによらずに、該測定点から測距装置1の受光部3に反射光信号が直接的に入射し得る。このため、プレートPLの箇所以外での人PPの測定点での距離計測値は、測距装置1から人PPまでの実際の距離に概ね一致するものとなる。実際、プレートPLの箇所以外での人PPの測定点での距離計測値は、図4Bに示す如く、ほぼ一定値に維持されることが確認された。
It should be noted that since diffuse reflection of the incident optical signal generally occurs at the measurement point of the human PP other than the point of the plate PL, the distance measuring device 1 can be used from the measuring point regardless of the direction of the reflecting surface at the measuring point. The reflected light signal may be directly incident on the
一方、測定点Xでの距離計測値は、人PPが息を吐いた状態で極大値となり、その極大値は、3120mm程度の大きな値であった。従って、測定点Xでの距離計測値の振動の振幅は、1420mm(=3120-1700mm)という、実際の振幅よりもはるかに大きな振幅となった。そして、図4Bは、測定点Xでの距離計測値が極大値となる時刻近辺での距離画像である。このため、図4Bでは、プレートPLの箇所での距離計測値に対応する明度が、人PPの背景部分と同程度の明度になっている。 On the other hand, the distance measurement value at the measurement point X became a maximum value in a state where the human PP exhaled, and the maximum value was a large value of about 3120 mm. Therefore, the amplitude of the vibration of the distance measurement value at the measurement point X is 1420 mm (= 3120-1700 mm), which is much larger than the actual amplitude. Then, FIG. 4B is a distance image near the time when the distance measurement value at the measurement point X becomes the maximum value. Therefore, in FIG. 4B, the brightness corresponding to the distance measurement value at the plate PL is as bright as the background portion of the human PP.
なお、図4Cでは、2000mm以上の距離計測値のデータの記載を省略しているため、同図の波形上の距極計測値の極大値(最大値)が2000mmになっているが、実際には、該極大値は、上記の如く3120mm程度の大きな値となった。 In FIG. 4C, since the description of the data of the distance measurement value of 2000 mm or more is omitted, the maximum value (maximum value) of the distance pole measurement value on the waveform in the figure is 2000 mm, but it is actually The maximum value was as large as about 3120 mm as described above.
上記のように、プレートPLの箇所の測定点Xでの距離計測値の振幅が実際の振幅よりも大幅に大きな値になる理由としては、次のような理由が考えられる。すなわち、上記実験では、距離計測値が極小値となる時刻近辺(人PPが息を吸った時刻近辺)では、プレートPLで反射した光信号(反射光信号)の多くが、測距装置1の受光部3に直接的に入射していると考えられる。このため、該距離計測値の極小値は、人PPまでの実際の距離(≒プレートPLの箇所以外での人PPの測定点での距離計測値)と同程度の値になったものと考えられる。
As described above, the following reasons can be considered as the reason why the amplitude of the distance measurement value at the measurement point X at the point of the plate PL becomes a value significantly larger than the actual amplitude. That is, in the above experiment, in the vicinity of the time when the distance measurement value becomes the minimum value (near the time when the human PP inhales), most of the optical signals (reflected light signals) reflected by the plate PL are in the distance measuring device 1. It is considered that the light is directly incident on the
一方、測定点Xでの距離計測値が極大値となる時刻近辺(人PPが息を吐いた時刻近辺)では、プレートPLが、距離計測値が極小値となる時刻近辺よりも若干、後方側に変位することに加えて、該プレートPLの測距装置1(発光部2及び受光部3)に対する姿勢(向き)が変化したものと考えられる。このため、距離計測値が極大値となる時刻近辺では、プレートPLで反射した光信号(反射光信号)の多くが、測距装置1の受光部3に直接的に入射せず、他の箇所での反射を経て、測距装置1の受光部3に入射したものと考えられる。このため、該距離計測値の極大値は、人PPまでの実際の距離よりも大幅に大きな値となり、ひいては、該距離計測値の振幅が、実際の振幅よりも大幅に大きな振幅になったものと考えられる。
On the other hand, in the vicinity of the time when the distance measurement value at the measurement point X becomes the maximum value (near the time when the human PP exhales), the plate PL is slightly behind the time when the distance measurement value becomes the minimum value. In addition to being displaced to, it is probable that the attitude (direction) of the plate PL with respect to the distance measuring device 1 (
また、人PPの呼吸に伴うプレートPLの姿勢の変化は、該呼吸と同期して生じるので、測定点Xでの距離計測値は、人の呼吸と同期して振動するものと考えられる。実際、図4Cの期間T1は、人PPがゆっくり呼吸をした期間であり、当該期間T1では、距離計測値の振動周期が長くなっている。また、図4Cの期間T2は、人PPが素早く呼吸した期間であり、当該期間T2では、距離計測値の振動周期が短くなっている。 Further, since the change in the posture of the plate PL accompanying the respiration of the human PP occurs in synchronization with the respiration, it is considered that the distance measurement value at the measurement point X vibrates in synchronization with the respiration of the human. In fact, the period T1 in FIG. 4C is a period during which the human PP breathes slowly, and in the period T1, the vibration cycle of the distance measurement value is long. Further, the period T2 in FIG. 4C is a period during which the human PP breathes quickly, and in the period T2, the vibration cycle of the distance measurement value is shortened.
補足すると、上記実験では、人PPが息を吐いた状態で、測定点Xでの距離計測値が、実際の距離と乖離した大きな値の極大値となったが、人PPの呼吸に伴うプレートPLの姿勢の変化の仕方によっては、人PPが息を吸った状態で、測定点Xでの距離計測値が、実際の距離と乖離した大きな値の極大値となる場合もあると考えられる。 Supplementally, in the above experiment, when the human PP exhaled, the distance measurement value at the measurement point X became the maximum value of a large value deviating from the actual distance, but the plate accompanying the breathing of the human PP. Depending on how the posture of the PL changes, it is considered that the distance measurement value at the measurement point X may become the maximum value of a large value deviating from the actual distance while the human PP inhales.
上記のことから、人PPの胸部の表面部に、光信号の乱反射が生じ難い態様で該光信号を反射し得る上記プレートPLの如き反射物が配置されていると、人PPの呼吸に伴う該反射物の姿勢の変化によって、該反射物の箇所での距離計測値が振動すると共に、該距離計測値の振動の振幅が実際の振幅から大幅に乖離した大きな振幅となり、あるいは、該距離計測値の極大値が、実際の距離から大幅に乖離した大きな値になると考えられる。 From the above, if a reflector such as the plate PL capable of reflecting the optical signal is arranged on the surface of the chest of the human PP in an manner in which diffuse reflection of the optical signal is unlikely to occur, it accompanies the breathing of the human PP. Due to the change in the posture of the reflective object, the distance measurement value at the location of the reflective object vibrates, and the amplitude of the vibration of the distance measurement value becomes a large amplitude that greatly deviates from the actual amplitude, or the distance measurement. It is considered that the maximum value of the value becomes a large value that deviates significantly from the actual distance.
従って、このような距離計測値の振動を観測することによって、人PPの呼吸に伴う胸部の表面部の小さな変位の有無、該変位の振動周期等を把握することが可能であると考えられる。これが、本実施形態において、人Pの呼吸に伴う胸部Paの動きを検知する手法の原理である。 Therefore, by observing the vibration of such a distance measurement value, it is considered possible to grasp the presence or absence of a small displacement of the surface portion of the chest due to the respiration of the human PP, the vibration cycle of the displacement, and the like. This is the principle of the method for detecting the movement of the chest Pa accompanying the breathing of the person P in the present embodiment.
以上を前提として、本実施形態の監視装置の作動を以下に説明する。ベッドB上での人Pの就寝中に、測距装置1は、所定の処理周期で計測対象領域の各測定点に対する光信号の出力と反射光信号の受光とを行いつつ、各測定点での距離計測をTOF方式で実行する。そして、測距装置1の計測処理部4は、当該距離計測により得られた距離画像データを外部モニタ装置10に逐次送信する。
On the premise of the above, the operation of the monitoring device of the present embodiment will be described below. While the person P is sleeping on the bed B, the distance measuring device 1 outputs an optical signal to each measurement point in the measurement target area and receives a reflected light signal at each measurement point in a predetermined processing cycle. Distance measurement is performed by the TOF method. Then, the
一方、外部モニタ装置10の監視処理部11は、測距装置1から受信した距離画像データのうちのベッドB上の領域から、距離計測値が振動しており、且つ、該距離計測値の極大値(又は、所定の時間幅内での最大値)が、測距装置1から人Pまでの実際の距離の標準的な範囲としてあらかじめ定められた標準距離範囲内の基準値(例えば、該標準距離範囲の最大値もしくは中央値)から、所定量以上、大きな値で、該標準距離範囲から逸脱したものとなる測定点を注目測定点として抽出する。
On the other hand, in the
あるいは、外部モニタ装置10の監視処理部11は、測距装置1から受信した距離画像データのうちのベッドB上の領域から、距離計測値が振動しており、且つ、該距離計測値の振動の振幅が、所定量以上の大きな振幅(人Pの呼吸に伴う胸部Paの表面部の変位の通常的な振幅よりも十分に大きな振幅)となる測定点を注目測定点として抽出する。
Alternatively, the
ここで、ベッドB上で就寝中の人Pに掛布団Cが掛けられた状態では、通常、該掛布団Cに前記した如く取付けられている複数の反射部21のうちの1つ以上の反射部21が人Pの胸部Paの上側に位置すると共に、該反射部21の表面の姿勢(測距装置1に対する相対的な姿勢)が人Pの呼吸に伴い変化する。
Here, in a state where the comforter C is hung on the sleeping person P on the bed B, one or more of the
このため、通常は、1つ以上の反射部21の箇所の1つ以上の測定点が、監視処理部11により注目測定点として抽出される。
Therefore, usually, one or more measurement points at the points of one or
そして、監視処理部11は、例えば、抽出した各注目測定点での距離計測値の時系列に基づいて、該距離計測値の増加時からその次の減少時までの期間の時間幅(以降、増加・減少時間幅という)と、該距離計測値の減少時からその次の増加時までの期間の時間幅(以降、減少・増加時間幅という)とを推定し、該増加・減少時間幅及び減少・増加時間幅のそれぞれの推定値が、人Pの通常の呼吸時の正常範囲としてあらかじめ定められた基準範囲からから逸脱しているか否かを判断する。
Then, the
そして、監視処理部11は、増加・減少時間幅及び減少・増加時間幅のいずれかが、基準範囲から逸脱した場合には、その逸脱が発生した時刻近辺での注目測定点(当該逸脱が検出された注目測定点)での距離計測値の波形を表示器12に表示すると共に、人Pの呼吸の異常が発生している可能性がある旨を示す報知情報を、表示器12及び発音器13の一方又は両方を介して出力する。
Then, when any of the increase / decrease time width and the decrease / increase time width deviates from the reference range, the
なお、監視処理部11は、各注目測定点において、増加・減少時間幅及び減少・増加時間幅の両方が基準範囲に収まっている場合には、人Pの呼吸が正常になされているものと判断して、その旨を示す報知情報を表示器12の表示させる。
In addition, in the
また、監視処理部11は、ベッドB上の領域内から、注目測定点を抽出することができない場合には、例えば、人Pの呼吸が停止していたり、あるいは、人PがベッドB上から離脱していたり、あるいは、掛布団Cの反射部21が人Pの胸部Paの上側位置から大きくずれてしまっている可能性があることから、その旨を示す報知情報を、表示器12及び発音器13の一方又は両方を介して出力する。
Further, when the
本実施形態の監視装置は、以上説明した如く、人Pの呼吸に伴う胸部Paの表面の動き(振動)を検知することができる。この場合、胸部Paの表面の変位量自体は微小なものであるものの、前記反射部21を胸部Paの上側に配置しておくことによって、胸部Paの箇所の測定点での距離計測値の振幅が胸部Paの実際の変位量に比して大幅に大きなものになるようにすることができる。ひいては、人Pの呼吸に伴う胸部Paの表面の動き(振動)の有無を、外乱ノイズ等の影響を受けにくい態様で(ひいては高い信頼性で)検知することができる。
As described above, the monitoring device of the present embodiment can detect the movement (vibration) of the surface of the chest Pa accompanying the breathing of the person P. In this case, although the amount of displacement of the surface of the chest Pa is very small, by arranging the
なお、前記実施形態では、反射部21を掛布団Cに(又は掛布団Cと、人Pがその上体に着用する衣類とに)、取付けた場合の実施形態について説明したが、掛布団C、又は人Pがその上体に着用する衣類に、反射部21と同様の機能を有する生地部があらかじめ組み込まれている場合には、該掛布団や衣類とは別の反射部を備えることを省略することも可能である。
In the above embodiment, the embodiment in which the
また、前記実施形態では、就寝中の人Pの呼吸に伴う胸部Paの動きを検知する場合の実施形態について説明したが、例えば、人が座っていたり、あるいは、立っている状態でも、呼吸に伴う胸部Paの動きを検知することも可能である。 Further, in the above embodiment, the embodiment in which the movement of the chest Pa accompanying the breathing of the sleeping person P has been described, but for example, even when the person is sitting or standing, the person can breathe. It is also possible to detect the accompanying movement of the chest Pa.
さらに、本発明の監視装置は、人Pの呼吸に伴う胸部Paの動きに限らず、他の動物の呼吸に伴う体表部の動きを検知することも可能であり、あるいは、任意の装置の表面部の微小な動きを検知することも可能である。 Further, the monitoring device of the present invention can detect not only the movement of the chest Pa accompanying the breathing of the human P but also the movement of the body surface portion accompanying the breathing of another animal, or any device. It is also possible to detect minute movements on the surface.
2…発光部(送信部)、3…受光部(受信部)、4…計測処理部(距離計測部)、11…監視処理部(動き検知部)、21…反射部(反射物体)。 2 ... light emitting unit (transmitting unit), 3 ... light receiving unit (receiving unit), 4 ... measuring processing unit (distance measuring unit), 11 ... monitoring processing unit (motion detection unit), 21 ... reflecting unit (reflecting object).
Claims (3)
前記測定点は、前記距離計測部による該測定点での距離の計測値が、前記領域での監視対象物の所定の動きに応じて変化すると共に、当該変化の過程で、該距離の計測値が実際の距離よりも所定量以上、大きな値にまで変化するか、又は、当該変化の過程での該距離の計測値の変化量が、前記監視対象物の所定の動きに応じた実際の距離の変化量よりも所定量以上、大きな変化量になるように設定された測定点であり、
該測定点での距離の計測値の変化に基づいて、前記監視対象物の所定の動きの発生を検知する動き検知部とを備えることを特徴とする監視装置。 The transmission unit that transmits the measurement signal to the area where the monitored object exists, the reception unit that receives the reflection signal of the measurement signal transmitted from the transmission unit, and the transmitted measurement signal and the received reflection signal. Based on this, it is a monitoring device including a distance measuring unit that measures a distance to a measurement point set in the area.
At the measurement point, the measured value of the distance at the measurement point by the distance measuring unit changes according to a predetermined movement of the monitored object in the region, and the measured value of the distance is changed in the process of the change. Changes to a value larger than a predetermined amount by a predetermined amount or more than the actual distance, or the amount of change in the measured value of the distance in the process of the change is the actual distance according to the predetermined movement of the monitored object. It is a measurement point set so that the amount of change is larger than the specified amount of change.
A monitoring device including a motion detection unit that detects the occurrence of a predetermined motion of the object to be monitored based on a change in a measured value of a distance at the measurement point.
前記監視対象物は、人の胸部であり、前記所定の動きは前記人の呼吸に伴う該人の胸部の振動であることを特徴とする監視装置。 In the monitoring device according to claim 1,
The monitoring device is characterized in that the object to be monitored is a person's chest, and the predetermined movement is vibration of the person's chest accompanying the person's breathing.
前記領域のうち、前記測定点を含む局所領域における前記監視対象物の表面部又は該表面部に接する物体に、前記監視対象物の前記所定の動きに伴い前記送信部に対する姿勢が変化するように取付けられた前記測定信号の反射物体であって、該局所領域の周囲での前記監視対象物の表面部又は該表面部に接する物体よりも前記測定信号の乱反射が生じ難い反射物体をさらに備えることを特徴とする監視装置。 In the monitoring device according to claim 1 or 2.
The posture of the monitored object with respect to the transmitting unit changes with the predetermined movement of the monitored object on the surface portion of the monitored object or an object in contact with the surface portion in the local region including the measurement point. Further provided is an attached reflecting object of the measurement signal, which is less likely to cause diffuse reflection of the measurement signal than the surface portion of the monitored object or an object in contact with the surface portion around the local region. A monitoring device characterized by.
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